Architettura della velocità di Xbox: uno sguardo più da vicino alla tecnologia di nuova generazione che guida l’innovazione nel gioco su Xbox Series X

Quando abbiamo deciso di progettare Xbox Series X, aspiravamo a costruire la nostra console più potente mai alimentata dall’innovazione di nuova generazione e offrire prestazioni costanti e durature mai viste prima in una console senza compromessi. Per raggiungere questo obiettivo, sapevamo di dover analizzare ogni componente del sistema, per spingerci oltre i limiti delle prestazioni e del design delle console tradizionali. È stato fondamentale nella progettazione di Xbox Series X garantire un equilibrio superiore tra potenza, velocità e prestazioni, assicurando al contempo che nessun componente limitasse l’ambizione creativa dei migliori creatori del mondo, consentendo loro di offrire esperienze di gioco di nuova generazione davvero trasformative, non possibile nelle precedenti generazioni di console.

Il cuore di Xbox Series X è il nostro processore personalizzato che sfrutta le ultime architetture RDNA 2 e Zen 2 dei nostri partner AMD per offrire un processore di nuova generazione best in class che offre oltre 12 TFLOP di potenza della GPU e oltre 4 volte la CPU potenza di elaborazione di Xbox One X. Xbox Series X include la larghezza di banda di memoria più elevata di qualsiasi console di nuova generazione con 16 GB di memoria GDDR6, inclusi 10 GB di memoria ottimizzata per GPU a 560 GB/s per mantenere il processore alimentato senza colli di bottiglia. Analizzando il sottosistema di archiviazione, è diventato chiaro che avevamo raggiunto i limiti superiori della tradizionale tecnologia dei dischi rigidi e, per soddisfare le nostre aspirazioni di design, avremmo dovuto ripensare e rivoluzionare radicalmente il nostro approccio con Xbox Series X.

Potenziare il design di gioco di nuova generazione e la visione creativa

I giochi moderni richiedono una quantità significativa di dati per creare mondi e universi realistici che i giocatori sperimentano. Per consentire al processore di funzionare con prestazioni ottimali, tutti questi dati devono essere caricati dalla memoria alla memoria. L’esplosione di ambienti open world enormi e dinamici e mondi viventi e persistenti con maggiore densità e varietà ha solo aumentato la quantità di dati richiesti. Da dati di mesh ambientali, modelli di personaggi ad alto poligono, trame ad alta risoluzione, dati di animazione, file sorgente audio e video e altro ancora si combinano per offrire l’ambiente di gioco più coinvolgente per il giocatore.

Nonostante la capacità dei motori di gioco e del middleware moderni di trasmettere le risorse di gioco nella memoria al di fuori dell’archiviazione locale, ai progettisti di livelli viene spesso richiesto di creare percorsi, corridoi o ascensori stretti per aggirare i limiti di un disco rigido tradizionale e di una pipeline di I/O. Questi elementi di gioco vengono spesso utilizzati per mascherare la necessità di scaricare le risorse della zona precedente dalla memoria mentre si caricano nuove risorse per lo spazio di gioco successivo. Mentre discutevamo delle aspirazioni degli sviluppatori per i loro titoli di prossima generazione e dei limiti della tecnologia di generazione attuale, questa sfida continuerà ad aumentare in modo esponenziale e limiterebbe ulteriormente l’ambizione di giochi veramente trasformativi. Questo feedback ha influenzato la progettazione e lo sviluppo dell’Xbox Velocity Architecture.

Presentazione dell’architettura della velocità di Xbox

L’architettura Xbox Velocity è stata progettata come la soluzione definitiva per lo streaming di risorse di gioco nella prossima generazione. Questa reinvenzione radicale del tradizionale sottosistema di I/O ha influenzato direttamente tutti gli aspetti del design di Xbox Series X. Se il nostro processore personalizzato è il cuore di Xbox Series X, l’architettura Xbox Velocity ne è l’anima. Attraverso una profonda integrazione dell’innovazione hardware e software, l’architettura Xbox Velocity alimenterà le esperienze di gioco di nuova generazione come mai prima d’ora.

L’architettura Xbox Velocity comprende quattro componenti principali: il nostro SSD NVME personalizzato, blocchi di decompressione con accelerazione hardware, un nuovissimo livello API DirectStorage e Sampler Feedback Streaming (SFS).

Immergiamoci in ogni componente:

• SSD NVME personalizzato: la base dell’architettura Xbox Velocity è il nostro SSD NVME personalizzato da 1 TB, che offre 2,4 GB/s di throughput I/O grezzo, oltre 40 volte il throughput di Xbox One. Gli SSD tradizionali utilizzati nei PC spesso riducono le prestazioni all’aumentare della temperatura o durante l’esecuzione della manutenzione dell’unità. L’SSD NVME personalizzato in Xbox Series X è progettato per prestazioni costanti e sostenute rispetto alle massime prestazioni. Gli sviluppatori hanno sempre un livello garantito di prestazioni I/O e possono progettare e ottimizzare in modo affidabile i loro giochi rimuovendo le barriere e i vincoli che devono aggirare oggi. Questo stesso livello di prestazioni costanti e sostenute si applica anche alla scheda di memoria espandibile Seagate, assicurandoti la stessa identica esperienza di gioco indipendentemente da dove si trova il gioco.
• Decompressione con accelerazione hardware:I pacchetti di giochi e le risorse vengono compressi per ridurre al minimo i tempi di download e la quantità di spazio di archiviazione richiesta per ogni singolo gioco. Con il supporto con accelerazione hardware sia per il decompressore LZ standard del settore sia per un nuovissimo algoritmo proprietario specificamente progettato per i dati delle texture denominato BCPack, Xbox Series X offre il meglio di entrambi i mondi agli sviluppatori per ottenere enormi risparmi senza perdita di qualità o prestazioni. Poiché i dati delle texture comprendono una parte significativa della dimensione complessiva totale di un gioco, avendo un algoritmo appositamente progettato e ottimizzato per i dati delle texture oltre al decompressore LZ per scopi generici, entrambi possono essere utilizzati in parallelo per ridurre le dimensioni complessive di un pacchetto di gioco. Supponendo un rapporto di compressione 2:1, Xbox Series X offre al titolo 4,8 GB/s effettivi di prestazioni I/O, circa 100 volte le prestazioni di I/O nelle console della generazione attuale. Per fornire livelli simili di prestazioni di decompressione nel software sarebbero necessari più di 4 core CPU Zen 2.
• Nuova API DirectStorage:Le API di file I/O standard sono state sviluppate più di 30 anni fa e sono praticamente invariate, mentre la tecnologia di archiviazione ha fatto progressi significativi da allora. Analizzando i modelli di accesso ai dati di gioco e gli ultimi progressi hardware con la tecnologia SSD, sapevamo che dovevamo far avanzare lo stato dell’arte per mettere un maggiore controllo nelle mani degli sviluppatori. Abbiamo aggiunto una nuovissima API DirectStorage alla famiglia DirectX, fornendo agli sviluppatori un controllo dettagliato delle loro operazioni di I/O, consentendo loro di stabilire più code di I/O, assegnare priorità e ridurre al minimo la latenza di I/O. Queste API di accesso diretto a basso livello garantiscono agli sviluppatori di trarre il massimo vantaggio dalle prestazioni I/O grezze offerte dall’hardware, eliminando virtualmente i tempi di caricamento o i sistemi di viaggio veloci che sono proprio questo. .. veloce.
• Streaming feedback campionatore (SFS):Sampler Feedback Streaming è una nuovissima innovazione costruita su tutti gli altri progressi dell’Xbox Velocity Architecture. Le trame di gioco sono ottimizzate a diversi livelli di dettaglio e risoluzione, chiamate mipmap, e possono essere utilizzate durante il rendering in base alla distanza o alla distanza di un oggetto dal giocatore. Man mano che un oggetto si avvicina al giocatore, la risoluzione della trama deve aumentare per fornire i dettagli e le immagini nitidi che i giocatori si aspettano. Tuttavia, questi mipmap più grandi richiedono una quantità significativa di memoria rispetto ai mip a risoluzione inferiore che possono essere utilizzati se l’oggetto è più lontano nella scena. Oggi, gli sviluppatori devono caricare un intero livello mip in memoria anche nei casi in cui possono campionare solo una porzione molto piccola della trama complessiva. Attraverso hardware specializzato aggiunto a Xbox One X, siamo stati in grado di analizzare l’utilizzo della memoria delle texture da parte della GPU e abbiamo scoperto che la GPU spesso accede a meno di 1/3 dei dati delle texture necessari per essere caricati in memoria. Una singola scena spesso include migliaia di trame diverse con conseguente perdita significativa della memoria effettiva e dell’utilizzo della larghezza di banda I/O a causa di un utilizzo inefficiente. Con questa intuizione, siamo stati in grado di creare e aggiungere nuove funzionalità alla GPU Xbox Series X che le consentono di caricare in memoria solo le sottoporzioni di un livello mip, su richiesta, giusto in tempo per quando la GPU richiede i dati. Questa innovazione si traduce in circa 2,5 volte il throughput effettivo di I/O e l’utilizzo della memoria al di sopra e al di là delle capacità dell’hardware grezzo in media. SFS fornisce un moltiplicatore efficace sulla memoria di sistema disponibile e sulla larghezza di banda I/O,

Attraverso il massiccio aumento del throughput I/O, la decompressione con accelerazione hardware, DirectStorage e il significativo aumento dell’efficienza fornito da Sampler Feedback Streaming, l’architettura Xbox Velocity consente a Xbox Series X di fornire prestazioni efficaci ben oltre le specifiche hardware grezze, fornendo un, accesso istantaneo e di basso livello a oltre 100 GB di dati di gioco archiviati sull’SSD giusto in tempo per quando il gioco lo richiede. Queste innovazioni sbloccheranno nuove esperienze di gioco e un livello di profondità e immersione diverso da qualsiasi cosa tu abbia mai sperimentato in precedenza nei giochi.

Sbloccare le esperienze di prossima generazione

Cosa significa tutto questo per te come giocatore? Poiché gli sviluppatori e le società di middleware più creativi del settore hanno iniziato a esplorare queste nuove capacità, ci aspettiamo un’innovazione significativa per tutta la prossima generazione poiché questa nuova architettura rivoluzionaria consente scenari completamente nuovi mai considerati possibili nei giochi. L’architettura Xbox Velocity offre un nuovo livello di prestazioni e capacità ben oltre le specifiche grezze dell’hardware stesso. L’architettura della velocità di Xbox ripensa fondamentalmente a come uno sviluppatore può trarre vantaggio dall’hardware fornito da Xbox Series X. Dalle tecniche di rendering completamente nuove all’eliminazione virtuale dei tempi di caricamento, a mondi viventi più ampi e dinamici in cui, come giocatore, puoi scegli come vuoi esplorare, non possiamo essere più entusiasti dei primi risultati che stiamo già vedendo. Inoltre, l’Xbox Velocity Architecture ha aperto ancora più opportunità e ha consentito nuove innovazioni a livello di piattaforma, come Quick Resume che ti consente di riprendere istantaneamente da dove eri rimasto su più giochi, migliorando l’esperienza di gioco complessiva per tutti i giocatori su Xbox Series X.

Non vediamo l’ora che i giocatori di tutto il mondo possano provare queste nuove esperienze di gioco di nuova generazione su Xbox Series X durante queste festività e oltre. Per ulteriori informazioni sull’architettura della velocità di Xbox, guarda il video sopra.